科學現象教學課堂中的問題主線與思維發展

周淑儀　何建東

“神奇的電磁鐵”選自義務教育課程標準實驗教科書《小學科學（粵教科技版）》六年級下冊第2單元“能量及其轉換”第12課。本單元圍繞能量展開，教學目標是讓學生從具體事例和裝置中認識各種形式的能量，知道能量之間是能夠轉換的。基于學生已經學習過能量形式的轉換，本課將對能量轉換進行更深入的探究：電能如何轉換成磁能。以具體裝置—電磁鐵—讓學生深入體會能量的轉換，在探究中發現規律，得出電磁鐵的神奇特性。本課采取問題主線教學，對教材內容進行問題凝練，根據核心問題有層次地設計了2個探究活動，活動一：如何制作一個電磁鐵;活動二：電磁鐵有哪些特性。活動以問題形式一次性呈現，讓學生圍繞核心問題開展自主探究，在完整的探究過程中培養結構化思維。

一、 教學過程

1.環節一：現象引入——創設真實情境，凝練核心問題

師：老師這里有一根鐵棒，一條磁鐵。現在我想把回形針吸起來，你們建議我選擇哪一種工具？

生：磁鐵。

師：（演示磁鐵能吸起回形針）磁鐵能非常輕易地把回形針吸起來。那鐵棒能吸起回形針嗎？

生：不能。

師：老師這就給大家變一個小魔術，這是一個神奇的紙盒。請同學們仔細觀察，當鐵棒放入紙盒后，再靠近回形針時，會有什么現象呢？

生1：我發現一開始鐵棒是吸不起回形針的，當鐵棒放進小盒子后，能吸起一堆回形針。

師：這位同學描述得很詳細，這是我們剛才看到的現象，接下來你對什么科學問題感興趣呢？

生1：為什么普通的鐵棒不能吸起回形針，而放進盒子的鐵棒就能吸起來呢？

生2：我想知道盒子里面藏有什么。

生3：能吸起回形針的鐵棒是不是像磁鐵一樣？

【點評】教師通過演示實驗的對比，巧設懸念，令學生產生了認知沖突，引發了好奇心，點燃學生探究電磁鐵的激情。從而引導學生提出感興趣的科學問題，順勢進入探究。

2.環節二：探究活動——分解核心問題，搭建探究支架

師：請一個同學上來為我們揭秘紙盒，看看里面到底藏著什么材料。

生1：（拆開紙盒）里面有電池、導線和鐵棒。

師：這些材料就能讓鐵棒擁有磁性嗎？它們是如何組裝的？我們來觀察一下這個裝置的效果圖。誰能給我們說一說？

生2：把導線朝一個方向纏繞在鐵棒上，然后把電池安裝在電池盒里，兩端連接在導線上，給導線通電。

師：你從完成的效果圖中就能知道如何組裝，非常厲害！鐵棒繞上導線，通電后鐵棒有了磁性，它和磁鐵很像，但得通電才有磁性，你能給這樣的裝置起個名字嗎？

生2：電磁鐵。

師：這個名字不錯。你知道電磁鐵的磁能是由什么能量轉換而來的嗎？

生3：電磁鐵的磁能是由電能轉換而來的。

師：是的，電磁鐵是一種能將電能轉換成磁能的裝置。通電才有磁性，這是電磁鐵一個神奇的特性！電磁鐵還有哪些神奇的特性呢？要探究這個問題，我們首先要做一個電磁鐵。如何制作一個電磁鐵？電磁鐵有哪些特性？請同學們借助學習單，完成探究任務。需要注意的是：在這個電路中，導線會因通電時間過長而發燙，因此我們每一次測試完成后都要馬上斷開電源！現在開始探究！

（學生分組探究，教師巡視指導。）

【點評】教師帶領學生揭秘“暗盒”，觀察盒子里的材料，并從裝置效果圖中思考電磁鐵的組裝以及其中的能量轉換，發現電磁鐵的神奇特性，為學生后續的自主探究鋪路。“如何制作一個電磁鐵？”“電磁鐵有哪些特征？”兩個問題同時呈現給學生，給予學生充足的自主探究時間，采用大開大合的教學策略，讓問題主線落到實處。

3.環節三：問題解決——解決核心問題，建構科學概念

師：哪個小組愿意跟大家分享一下你們組在探究過程中的發現？

生1：我們首先將導線均勻并向同一方向繞于鐵棒上，將導線兩端連接在電池盒上，通電。

師：你們是如何判斷鐵棒是否有磁性的呢？

生1：通過看它能不能吸起回形針來判斷鐵棒有沒有磁性。我們發現鐵棒兩端的磁性最強，并且一樣強。鐵棒中間幾乎沒有磁性。

師：其他小組的發現和他們一樣嗎？

生2：我們的發現和他們組的一樣，我們認為電磁鐵的中間部分就像條形磁鐵的中間，磁力非常弱，幾乎沒有。

師：請你向大家演示。

生2：（拿起條形磁鐵，分別演示磁鐵中間段和兩端各自吸起回形針的情況）磁鐵的中間部分幾乎沒有磁力，不能吸起回形針。（接著拿起電磁鐵裝置來演示）我們可以看到這現象和磁鐵幾乎是一樣的。

師：謝謝你的對比演示，讓我們發現了電磁鐵和磁鐵的一些共同點。電磁鐵又有哪些特征是磁鐵不具備的呢？

生3：我們小組發現電磁鐵的磁極能調換！

師：你們是如何發現的？

生3：我們選擇用指南針來判斷電磁鐵兩端的磁極。依據的原理是：當指南針遇到相同的磁極時，紅色指針會和磁極相斥。當指南針遇到相反的磁極時就會相吸。根據這個原理，我們判斷出鐵棒的螺紋端是南極，圓端是北極。

生4：當我們調轉電磁鐵裝置正負極兩端接線后，再次通電，發現圓端是南極，螺紋端才是北極。從這個現象中，我們小組得出了這樣的結論：電磁鐵不僅有磁極，隨著正負極接線的調換，電磁鐵的磁極方向還會改變。

師：你們小組不僅善于動手探究，還善于總結規律，發現了電磁鐵不僅有南極和北極，磁極方向還能調換。這也是電磁鐵的神奇的地方。其他小組在探究過程中還有什么發現呢？

生5：我們小組發現不僅可以用指南針來判斷南北極，還能用磁鐵來判斷。

師：你覺得哪一種更好用？

生5：我覺得兩者各有好處。指南針的體積小一點，更靈敏。而磁鐵上標明南北極，更方便判斷磁極方向。

師：你真的非常細心。同學們通過探究發現了電磁鐵神奇的特征，比如，有磁極，在改變裝置正負極接線的時候，磁極方向能改變。

【點評】在教師設置的層層深入的問題情境中，學生通過多層次、多渠道的分享交流、批判反思，從認知沖突到認知統一，逐步發現電磁鐵的規律，建構“電磁鐵是電能轉化為磁能的一種裝置”的科學概念。

4.環節四：問題拓展——拓展核心問題，突破三大壁壘

師：老師發現有的組做的電磁鐵能吸起九枚回形針，有的組只能吸起兩三枚，這是為什么？

生1：因為他們的電磁鐵磁力不夠，所以只能吸起少量的回形針。

師：如何增大電磁鐵的磁力？

生1：我覺得可以通過增加電池的數量來增大電力。

生2：我認為可以把導線多繞幾圈，增加線圈的匝數。

師：這兩位同學思維很活躍！這些猜想能行得通嗎？你打算如何設計探究實驗？我們下節課就來比一比誰的電磁鐵吸起的回形針最多。期待同學們課后探究！

【點評】“如何增大電磁鐵的磁力？”是對電磁鐵課內知識的延伸，以比賽形式來增加探究的趣味性，實現知識概念和探究能力的遷移，讓探究活動不因下課鈴聲響起而結束。

二、教學評析

教師通過實驗巧設懸念，讓學生看到鐵棒被放進鐵盒子后能夠吸起回形針這一現象，引發了學生對電磁鐵的好奇心和探究欲，讓學生圍繞電磁鐵的神奇之處展開學習。教師把活動一和活動二以問題形式一次性呈現，讓學生圍繞核心問題開展自主探究，這是一個創新之舉，避免了一問一答式的碎片化教學，實現了大開大合。在具體操作上，教師安排了足夠的時間，引導學生深入探究“如何制作電磁鐵”“電磁鐵有哪些特性”，讓學生經歷了電磁鐵結構分析、電磁鐵制作、電磁鐵吸起回形針這種自主探究的學習過程，從而自主建構“電磁鐵是電能轉化為磁能的一種裝置”這一科學概念。

在聽課過程中，邵同學和組員在開始用指南針尋找磁極的方向時，組員將指南針放在鐵棒一端，邵同學觀察到指南針的指針指向北方，認為這是電磁鐵的北極。這時有組員提出了質疑，并說磁鐵有同極相斥，異極相吸的特性，認為這應該是電磁鐵的南極。邵同學聽后點了點頭。可見在邵同學及組員在學習過程方面親歷了探究與協同，展開了建構與反思，讓學習真正發生。

本課教學從問題提出、問題探究到問題解決、問題拓展，都指向思維的培養，變“教教材”為“用教材”，變知識主線為問題主線，變知識課堂為思維課堂。學生嚴謹的科學思維，條理清晰的課堂發言、強烈的質疑批判精神，讓課堂閃耀著思維的光芒。

（作者單位：1.廣東省東莞松山湖中心小學;2.廣東省東莞市教育局教研室）

責任編輯：孫昕

heartedu_sx@163.com